Individual learner, peer group and teacher roles in fostering autonomous language-learning behaviour

Julkaisumaa: Bulgaria

Heterogeneous mass transfer in fluidized beds by computational fluid dynamics

The main objective of this research is to estimate and characterize heterogeneous mass transfer coefficients in bench- and pilot-scale fluidized bed processes by the means of computational fluid dynamics (CFD). A further objective is to benchmark the heterogeneous mass transfer coefficients predicted by fine-grid Eulerian CFD simulations against empirical data presented in the scientific literature. First, a fine-grid two-dimensional Eulerian CFD model with a solid and gas phase has been designed. The model is applied for transient two-dimensional simulations of char combustion in small-scale bubbling and turbulent fluidized beds. The same approach is used to simulate a novel fluidized bed energy conversion process developed for the carbon capture, chemical looping combustion operated with a gaseous fuel. In order to analyze the results of the CFD simulations, two one-dimensional fluidized bed models have been formulated. The single-phase and bubble-emulsion models were applied to derive the average gas-bed and interphase mass transfer coefficients, respectively. In the analysis, the effects of various fluidized bed operation parameters, such as fluidization, velocity, particle and bubble diameter, reactor size, and chemical kinetics, on the heterogeneous mass transfer coefficients in the lower fluidized bed are evaluated extensively. The analysis shows that the fine-grid Eulerian CFD model can predict the heterogeneous mass transfer coefficients quantitatively with acceptable accuracy. Qualitatively, the CFD-based research of fluidized bed process revealed several new scientific results, such as parametrical relationships. The huge variance of seven orders of magnitude within the bed Sherwood numbers presented in the literature could be explained by the change of controlling mechanisms in the overall heterogeneous mass transfer process with the varied process conditions. The research opens new process-specific insights into the reactive fluidized bed processes, such as a strong mass transfer control over heterogeneous reaction rate, a dominance of interphase mass transfer in the fine-particle fluidized beds and a strong chemical kinetic dependence of the average gas-bed mass transfer. The obtained mass transfer coefficients can be applied in fluidized bed models used for various engineering design, reactor scale-up and process research tasks, and they consequently provide an enhanced prediction accuracy of the performance of fluidized bed processes.

Semantic and fuzzy modelling for human behaviour recognition in smart spaces : a case study on ambient assisted living.

Human activity recognition in everyday environments is a critical, but challenging task in Ambient Intelligence applications to achieve proper Ambient Assisted Living, and key challenges still remain to be dealt with to realize robust methods. One of the major limitations of the Ambient Intelligence systems today is the lack of semantic models of those activities on the environment, so that the system can recognize the speci c activity being performed by the user(s) and act accordingly. In this context, this thesis addresses the general problem of knowledge representation in Smart Spaces. The main objective is to develop knowledge-based models, equipped with semantics to learn, infer and monitor human behaviours in Smart Spaces. Moreover, it is easy to recognize that some aspects of this problem have a high degree of uncertainty, and therefore, the developed models must be equipped with mechanisms to manage this type of information. A fuzzy ontology and a semantic hybrid system are presented to allow modelling and recognition of a set of complex real-life scenarios where vagueness and uncertainty are inherent to the human nature of the users that perform it. The handling of uncertain, incomplete and vague data (i.e., missing sensor readings and activity execution variations, since human behaviour is non-deterministic) is approached for the rst time through a fuzzy ontology validated on real-time settings within a hybrid data-driven and knowledgebased architecture. The semantics of activities, sub-activities and real-time object interaction are taken into consideration. The proposed framework consists of two main modules: the low-level sub-activity recognizer and the high-level activity recognizer. The rst module detects sub-activities (i.e., actions or basic activities) that take input data directly from a depth sensor (Kinect). The main contribution of this thesis tackles the second component of the hybrid system, which lays on top of the previous one, in a superior level of abstraction, and acquires the input data from the rst module's output, and executes ontological inference to provide users, activities and their in uence in the environment, with semantics. This component is thus knowledge-based, and a fuzzy ontology was designed to model the high-level activities. Since activity recognition requires context-awareness and the ability to discriminate among activities in di erent environments, the semantic framework allows for modelling common-sense knowledge in the form of a rule-based system that supports expressions close to natural language in the form of fuzzy linguistic labels. The framework advantages have been evaluated with a challenging and new public dataset, CAD-120, achieving an accuracy of 90.1% and 91.1% respectively for low and high-level activities. This entails an improvement over both, entirely data-driven approaches, and merely ontology-based approaches. As an added value, for the system to be su ciently simple and exible to be managed by non-expert users, and thus, facilitate the transfer of research to industry, a development framework composed by a programming toolbox, a hybrid crisp and fuzzy architecture, and graphical models to represent and con gure human behaviour in Smart Spaces, were developed in order to provide the framework with more usability in the nal application. As a result, human behaviour recognition can help assisting people with special needs such as in healthcare, independent elderly living, in remote rehabilitation monitoring, industrial process guideline control, and many other cases. This thesis shows use cases in these areas.

From Unspecific Quenching to Specific Signaling: Functional GTPase Assays Utilizing Quenching Resonance Energy Transfer (QRET) Technology

The aim of the work presented in this study was to demonstrate the wide applicability of a single-label quenching resonance energy transfer (QRET) assay based on time-resolved lanthanide luminescence. QRET technology is proximity dependent method utilizing weak and unspecific interaction between soluble quencher molecule and lanthanide chelate. The interaction between quencher and chelate is lost when the ligand binds to its target molecule. The properties of QRET technology are especially useful in high throughput screening (HTS) assays. At the beginning of this study, only end-point type QRET technology was available. To enable efficient study of enzymatic reactions, the QRET technology was further developed to enable measurement of reaction kinetics. This was performed using proteindeoxyribonuclei acid (DNA) interaction as a first tool to monitor reaction kinetics. Later, the QRET was used to study nucleotide exchange reaction kinetics and mutation induced effects to the small GTPase activity. Small GTPases act as a molecular switch shifting between active GTP bound and inactive GDP bound conformation. The possibility of monitoring reaction kinetics using the QRET technology was evaluated using two homogeneous assays: a direct growth factor detection assay and a nucleotide exchange monitoring assay with small GTPases. To complete the list, a heterogeneous assay for monitoring GTP hydrolysis using small GTPases, was developed. All these small GTPase assays could be performed using nanomolar protein concentrations without GTPase pretreatment. The results from these studies demonstrated that QRET technology can be used to monitor reaction kinetics and further enable the possibility to use the same method for screening.

Portfolio as an Indicator of Young Learners’ English Proficiency in Mainstream Language Instruction (EFL) and Bilingual Content Instruction (CLIL)

Tämä soveltavan kielitieteen ja kielitaidon arvioinnin toimintatutkimus tarkasteli kieliportfolion ominaisuuksia ja mahdollisuuksia nuorten oppijoiden englannin kielen arvioinnissa kahdessa eri oppimiskontekstissa: englanti oppiaineena (EFL) ja kaksikielinen sisällönopetus (CLIL). Tutkielman itsenäiset, kahteen eri englannin kielen rekisteriin (arkikieli ja akateeminen kieli) kohdistuneet portfoliokokeilut olivat erillisiä tapaustutkimuksia. Molemmat portfoliot perustuivat väljästi Eurooppalaiseen kielisalkkumalliin, ja ne olivat osa tutkielmantekijän luokkaopetusta ja -toimintaa. EFL -portfoliokokeilu 9-10-vuotiaille kolmasluokkalaisille toteutettiin marraskuun 2011 ja toukokuun 2012 välisenä aikana, kun CLIL -portfoliokokeilu n. 7-9-vuotiallle ensimmäisen ja toisen luokan oppilaille kesti kaksi lukuvuotta 2012–2014. Molemmissa kokeiluissa myös oppilaiden vanhemmat kuuluivat tutkimusjoukkoon, samoin CLIL -portfolion toteutuksessa avustaneet ja opettajanäkökulmaa edustaneet opettajaopiskelijat. Portfoliokokeilun aloitti myös kaksi muuta CLIL -opettajaa, mutta kumpikin kokeilu päättyi alkuvaiheeseensa. Tarkemman tarkastelun kohteina olivat tutkimuksen osallistujien kokemukset ja mielipiteet portfoliokokeiluista. Erityisesti tavoitteena oli selvittää, miten informatiivisena englannin kielitaidon indikaattorina kieliportfoliota pidettiin. Myös kehitysehdotuksia kerättiin. Trianguloitu aineisto koottiin sekä puolistrukturoiduin kyselyin että vapaaehtoisin teemahaastatteluin, jotka äänitettiin. EFL -aineisto koostui 18 oppilaskyselystä, 17 huoltajakyselystä ja 7 oppilashaastattelusta. CLIL -aineistoon sisältyi 19 oppilaskyselyä, 18 huoltajakyselyä, 7 oppilashaastattelua ja yksi opettajaopiskelijoiden (N=3) ryhmähaastattelu. Aineisto analysoitiin pääosin kvalitatiivisin menetelmin temaattisen sisältöanalyysin keinoin, mutta myös laskien frekvenssejä ja prosenttisosuuksia. Osallistujien mielipiteet ja kokemukset olivat hyvin samankaltaiset ja positiiviset kummassakin portfoliokokeilussa. Merkittävä enemmistö sekä oppilaista että huoltajista koki, että portfolion avulla on mahdollista osoittaa englannin kielitaitoa ja sen kehittymistä. Oppilaat kuvailivat portfoliotyötä hauskaksi ja kivaksi, ja heidän mielestään portfoliotehtävien pitäisi olla tarpeeksi haastavia, sisältää taiteellisia ja luovia elementtejä sekä kohdistua tuttuihin, mielenkiintoisiin aiheisiin. He totesivat, että portfolion avulla voi oppia lisää kieltä. Vanhempien mielestä portfolio kertoo koulun vieraiksi jääneistä oppisisällöistä, auttaa ymmärtämään lapsen ajatusmaailmaa ja motivaatiotasoa sekä paljastaa heidän kielitaidostaan uusia ulottuvuuksia. Opettajaopiskelijat havaitsivat, että portfolion avulla voi tutustua oppilaiden kieli- ja kulttuuritaustoihin sekä kartoittaa heidän kielellisiä tarpeitaan. Tämän tutkielman teoreettisen tarkastelun ja tulosten mukaan kieliportfolio tukee erinomaisesti uuden Perusopetuksen Opetussuunnitelman (NCC 2014) tavoitteita ja arvioinnin uudistuspyrkimyksiä sekä lainsäädännön arvioinnille asettamia edellytyksiä. Portfolio on erittäin suositeltava nuorten oppijoiden kielitaidon arviointimenetelmä perinteisten rinnalle.

Standing before a sentence : Moore’s paradox and a perspective from within language

Med avstamp i ett satsbegrepp som inspirerats av Ludwig Wittgenstein, där sats och kontext betraktas som internt förbundna och där den verkliga användningen av en sats är central för dess mening, visar avhandlingen hur filosofers olika uppfattning om den filosofiska terminologins roll och möjligheter har följder för deras sätt att uppfatta och behandla filosofiska frågeställningar. Moores paradox fungerar som testfall. Denna kända filosofiska frågeställning har diskuterats sedan 1940-talet och kretsar kring hävdandet av satsen ”Jag tror att det regnar och det regnar inte”. Problemet är att det vore märkligt för en talare att hävda satsen om sig själv: det verkar finnas ett logiskt hinder för att hävda en sats även om den är välformad, kunde vara sann och inte på ett entydigt sätt innehåller en kontradiktion. Moores paradox behandlas genom att granska några lösningsförslag (framförda av bl.a. G.E. Moore, J. L. Austin, J. Searle) och de uppfattningar om språket som de förutsätter. Genom att kontrastera dessa med ett användarperspektiv där språkets användning i meningsfulla sammanhang förväntas spela en central roll i behandlingen av paradoxen visar författaren hur också den intellektuella kontext inom vilken en filosof betraktar paradoxen spelar en avgörande roll för vilka mått som krävs för att upplösa den. Istället för att föreslå en egen lösning presenteras en behandling av paradoxen genom en diskussion och utredning av de grundvillkor som leder till att den uppstår. Här intar satsbegreppet en central plats. Avhandlingen är författad inom traditionen efter den senare Wittgenstein (närmare bestämt den gren som ansluter sig till en s.k. terapeutisk filosofisyn) men går i dialog med filosofiskt arbete som ligger utanför traditionen. Författaren strävar både till att medla mellan, sammanföra och särskilja olika temata som behandlats på ett sätt inom traditionen och på andra sätt utanför den och använder sig här av metaforen att filosofera inifrån i kontrast till utanför språket. Avhandlingens huvudsakliga bidrag är till metafilosofin genom dess fokus på filosofins metod. ------------------------------------------------------------ Mooren paradoksi on tunnettu filosofinen ongelma, josta on keskusteltu 1940-luvulta alkaen. Paradoksin keskeisenä osana esiintyy väitelause ”Uskon, että ulkona sataa, mutta ulkona ei sada”. Ongelman lähtökohta on, että olisi merkillistä jos puhuja esittäisi lauseen itseään koskevana väitteenä: väite näyttää olevan loogisesti mahdoton esittää, vaikka se on hyvinmuodostettu, mahdollisesti tosi, eikä yksiselitteisellä tavalla sisällä kontradiktiota. Tässä väitöskirjassa Mooren paradoksi esiintyy esimerkkinä filosofisesta ongelmasta, jossa mm. lausekäsitteellä on keskeinen rooli ja jonka avulla voidaan muodostella ns. kielensisäinen filosofinen näkökulma. Mooren paradoksia käsitellään tarkastelemalla muutamia ratkaisuehdotuksia (mm. G.E. Mooren, J.L. Austinin, J. Searlen esittämät) ja niitä kielikäsityksiä joita nämä ratkaisuehdotukset edellyttävät. Asettamalla vastakkain ratkaisuehdotukset ja käyttäjänäkymä, jossa kielenkäyttö mielekkäissä konteksteissa asetetaan keskeiseen asemaan paradoksin käsittelyssä, kirjoittaja osoittaa miten myös paradoksin filosofisen tarkastelun intellektuaalinen konteksti on hyväksyttävien toimenpiteiden löytämisen kannalta ratkaisevaa. Uuden ratkaisun sijaan kirjoittaja ehdottaa paradoksin terapeuttista käsittelyä: keskustelua ja selontekoa niistä perusehdoista, jotka johtavat sen syntyyn. Tässä käsittelyssä lausekäsite on keskipisteenä – erityisesti Ludwig Wittgensteinin inspiroima lausekäsitys, jossa lauseen mielekkyyden kannalta sen todellinen käyttö mielekkäässä kontekstissa on ratkaiseva tekijä. Väitöskirja liittyy myöhäisiwittgensteinilaiseen perinteeseen, johon kuuluu ns. terapeuttinen filosofiankäsitys, mutta teos keskustelee myös tradition ulkopuolisten ajattelijoiden kanssa yrittäen yhdistää, sovitella ja myös eritellä teemoja, joita käsitellään yhdellä tavalla tradition sisällä ja toisella tavalla sen ulkopuolella. Väitöskirjan pääasiallinen panos sijoittuu metafilosofiaan, koska sen mielenkiinnon kohteena ovat erityisesti filosofian menetelmät.

Effects of Fin Parameters on Gas-Side Heat Transfer Performance of H-Type Finned Tube Bundle in a Waste Heat Recovery Boiler

Alfa Laval Aalborg Oy designs and manufactures waste heat recovery systems utilizing extended surfaces. The waste heat recovery boiler considered in this thesis is a water-tube boiler where exhaust gas is used as the convective heat transfer medium and water or steam flowing inside the tubes is subject to cross-flow. This thesis aims to contribute to the design of waste heat recovery boiler unit by developing a numerical model of the H-type finned tube bundle currently used by Alfa Laval Aalborg Oy to evaluate the gas-side heat transfer performance. The main objective is to identify weaknesses and potential areas of development in the current H-type finned tube design. In addition, numerical simulations for a total of 15 cases with varying geometric parameters are conducted to investigate the heat transfer and pressure drop performance dependent on H-type fin geometry. The investigated geometric parameters include fin width and height, fin spacing, and fin thickness. Comparison between single and double tube type configuration is also conducted. Based on the simulation results, the local heat transfer and flow behaviour of the H-type finned tube is presented including boundary layer development between the fins, the formation of recirculation zone behind the tubes, and the local variations of flow velocity and temperature within the tube bundle and on the fin surface. Moreover, an evaluation of the effects of various fin parameters on heat transfer and pressure drop performance of H-type finned tube bundle has been provided. It was concluded that from the studied parameters fin spacing and fin width had the most significant effect on tube bundle performance and the effect of fin thickness was the least important. Furthermore, the results suggested that the heat transfer performance would increase due to enhanced turbulence if the current double tube configuration is replaced with single tube configuration, but further investigation and experimental measurements are required in order to validate the results.